DE2253215A1 - METHOD OF MANUFACTURING AN IMPROVED DEHYDRATION CATALYST - Google Patents
METHOD OF MANUFACTURING AN IMPROVED DEHYDRATION CATALYSTInfo
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Description
Verfahren zur Herstellung eines verbesserten Dehydrierungs-Eatalysators Die vorliegende Erfindung betrifft die Dehydrierung von blkylaromaten zu Vinylaromaten, insbesondere einVerfahren-zur Herstellung eines entsprechenden Katalysators.Process for Making an Improved Dehydrogenation Catalyst The present invention relates to the dehydrogenation of alkylaromatics to vinylaromatics, in particular a process for the production of a corresponding catalyst.
Es wurde gefunden, daß man durch Herstellung eines alkalischen Eienoxid-Katalysators unter Verwendung eines speziellen Verhältnisses von gelbem Eisenoxid zu rotem Eisenoxid als Ausgangsmaterialien einen überlegenen Katalysator erhält, der eine bessere Umwandlung der Alkylaromaten und eine hohe der Ausbeute der gewünschten Vinylaromaten liefert Nach dem erlindungsgemäßen Verfahren erhält man den neuen Katalysator, wenn man als Fe2O3-Iomponente ein Gemisch aus hydratisiertem (gelbem) Eisenoxid und wasserfreiem (rotem) Eisenoxid verwendet, das 20-56 und 55-79 Gewe- gelbes Eisenoxid (bezogen auf Gesamtmenge der vorhandenen Eisenoxide) enthält, wenn man unter adiabatischen Reaktionsbedingungen arbeitet, und das 27-40 und 79-95 Gew.- gelbes Eisenoxid (bezogen auf die Gesamtmenge der vorhandenen Eisenoxide) enthält, wenn man unter isothermalen Reaktionsbedingungen arbeitet. Dieses Gemisch von Eisenoxiden wird mit einer kleinen Menge eines Alkalioxids kombiniert, vorzugsweise Kaliumoxid, oder mit einem Oxidbildner, z.B. dem Carbonat, ferner mit einer kleinen Menge Chromoxid oder einem Alkalichromat bzw. -dichromat und einem geeigneten Binder, z.B. feuerfestem Zement. Den Binder verwendet man in. einer Menge von etwa 1-5 , vorzugsweise 2-4 , bezogen auf das Gesamtgewicht der aktiven Komponenten und des Binders. Alternativ kann der Katalysator katalytische Modifizierungsmittel enthalten, z.B. It has been found that by preparing an alkaline egg oxide catalyst using a special ratio of yellow iron oxide to red iron oxide as the starting materials, obtain a superior catalyst which has better conversion the alkyl aromatics and a high yield of the desired vinyl aromatics provides According to the process according to the invention, the new catalyst is obtained if the Fe2O3 component is a mixture of hydrated (yellow) iron oxide and anhydrous (red) iron oxide used, the 20-56 and 55-79 tissue yellow iron oxide (related on the total amount of iron oxides present) if one is under adiabatic Reaction conditions works, and the 27-40 and 79-95 wt. Yellow iron oxide (based on on the total amount of iron oxides present) if one is under isothermal Reaction conditions works. This mixture of iron oxides is mixed with a small Amount of an alkali oxide combined, preferably potassium oxide, or with an oxide former, e.g. the carbonate, also with a small amount of chromium oxide or an alkali chromate or dichromate and a suitable binder, e.g. refractory cement. The binder is used in. An amount of about 1-5, preferably 2-4, based on the Total weight of the active components and the binder. Alternatively, the catalyst contain catalytic modifiers, e.g.
Vanadiumoxid oder ein Oxid des Mangans, Kobalts, Kupfers oder Zinks. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Katalysators verwendet man in manchen Fällen vorzugsweise als Bestandteile der Katalysator-Paste etwa 5-15 Gew.-$ Methylcellulose und Kohlenstoff oder Graphit, um die Stärke und Kohärenz der Kat--lysator-Paste zu gewährleisten, die Eigenschaften beim Verpressen und bei der Pellet-Bildung zu verbessern und die Porositä-t der bei der Kalzinierung gebildeten Katalys.ator-Pellets zu kontrollieren. Die Menge an Methylcellulose und Kohlenstoff bezieht sich auf das Gesamtgewicht der trockenen Bestandteile der Paste, d.h. auf das Gewicht der aktiven Komponenten und des Binders, inklusive des im hydratisierten Fe203 (gelbes Oxid) vorhandenen Wassers.Vanadium oxide or an oxide of manganese, cobalt, copper or zinc. Some of them are used in the preparation of the catalyst of the present invention Preferably about 5-15% by weight of methyl cellulose as constituents of the catalyst paste and carbon or graphite to add strength and consistency to the catalyst paste to ensure the properties when pressing and at the Improve pellet formation and the porosity of those formed during calcination Check catalyst pellets. The amount of methyl cellulose and carbon refers to the total weight of the dry ingredients of the paste, i.e. the weight of the active components and the binder, including that in the hydrated Fe203 (yellow oxide) present water.
Vorzugsweise verwendet man Methylcellulose und Kohlenstoff in solchen Katalysatoren, die unter adiabatischen Reaktionsbedingungen verwendet werden sollen; man läßt diese Additive weg, wenn der Katalysator bei isothermalen Reaktionsbedingungen eingesetzt werden soll. Es ist nicht bekannt, welche physikalischen Effekte auf die Struktur des endgültigen Katalysators durch die Herstellung der Katalysator-Paste aus einem speziellen Gemisch von gelbem Eisenoxid und rotem Eisenoxid bewirkt werden. Es wird im folgenden jedoch gezeigt, daß ei Verwendung einer solchen Mischung innerhalb der angegebenen Mengenverhältnisse in Kombinativ mit den anderen wichtigen Bestandteilen eines selbstregenerierenden Dehydrierungskatalysators ein verbesserter Katalysator erhalten wird, der zu höheren Umwandlungsgraden führt, ohne daß praktisch eine Verminderung der Ausbeuten eintritt. Methyl cellulose and carbon are preferably used in such Catalysts to be used under adiabatic reaction conditions; these additives are omitted when the catalyst is under isothermal reaction conditions should be used. It is not known what the physical effects are the structure of the final catalyst through the manufacture of the catalyst paste from a special mixture of yellow iron oxide and red iron oxide. It is shown below, however, that using such a mixture within the specified proportions in combination with the other important ingredients of a self-regenerating dehydrogenation catalyst, an improved catalyst is obtained which leads to higher degrees of conversion without practically any reduction the yield occurs.
Die in der vorliegenden Anmeldung verwendeten Ausdrücke gelbes Eisenoxid', und "hydratisiertes Fe2O3" sind Synonyma und beziehen sich auf diejenige Form des Fe203, welche in verschiedenen Farbtönen von Hellgelb bis Dunkelgelb-Orange auftritt. The terms yellow iron oxide used in the present application, and "hydrated Fe2O3" are synonymous and refer to the form of the Fe203, which occurs in different shades from light yellow to dark yellow-orange.
Diese gelben Eisenoxide sind praktisch Nonohydrate und haben einen Wassergehalt von etwa 13 Gew,-, Die Ausdrücke "rotes Eisenoxid" und "wasserfreies Fe2O3" sind Synonyma und betreffen das praktisch wasserfreie Fe2O3, welches rot bis rotbraun gefärbt ist.These yellow iron oxides are practically nonohydrates and have one Water content of about 13 wt., -, The terms "red iron oxide" and "anhydrous Fe2O3 "are synonymous and refer to the practically anhydrous Fe2O3, which is red until it is red-brown in color.
Bei Verwendung der Dehydriezrungs-KatalysttçJre71 in ad:i.abatischen Reaktoren beträgt die bevorzugte Menge des gelbe@ Oxids (bezogen auf das Gesamtgewicht des verwendeten Fe203) 35-43 und 70-75 Gew.-%. When using the dehydration catalyst tçJre71 in ad: i.abatic Reactors, the preferred amount of yellow oxide (based on total weight of the Fe203 used) 35-43 and 70-75 wt%.
Bei Verwendung der Dehydrierungs-Katalysatoren in isothermalen Reaktoren (deren Reaktionsbedingungen sind von den adiabatischen Reaktoren verschieden) beträgt die bevorzugte Menge des gelben Oxids 29-35 und 83-90 Gew.-$. When using the dehydrogenation catalysts in isothermal reactors (whose reaction conditions are different from the adiabatic reactors) the preferred amount of the yellow oxide is 29-35 and 83-90% by weight.
Diese Bereiche sind in den Fig. 1 und 2 aufgezeigt, und zwar in den gestrichelten Bezirken. These areas are shown in FIGS. 1 and 2, namely in the dashed districts.
Es sei hervorgehoben, daß Graphit und Methylcellulose, weiche zur Herstellung der adiabatischen Katalysatoren verwendet werden, zur Herstellung åer Kataysatoren für den Isothermalen Reaktor nicht benutzt werden; hier findet die Kontrolle der Porosität durch Verwendung des Zements statt, der auch als Binder wirkt. It should be emphasized that graphite and methyl cellulose, soft to Manufacture of the adiabatic catalysts used to manufacture åer Kataysatoren for the isothermal reactor are not used; here finds the Control the porosity by using the cement instead, which also acts as a binder works.
Die Reaktionsbedingungen für das adiabatische System nach dem Stand der Technik verwenden ein Gewichtsverhältnis Dampf/ Äthylbenzol (im allgemeinen als Dampf/Öl-Verhältnis oder 3/0-Verhältnis bezeichnet) von etwa 2-3 oder mehr Pfund Dampf pro Pfund Äthylbenzol; der stündliche Flüssigkeitsdurchsatz atz (LH.S.V.) beträgt etwa 0,46-0,65 (Volumen Kohlenwasserstoff-Zusatz pro Stunde pro Volumen des Katalysators). In den vorliegenden Beispielen wird eine etwas höhere Geschwindigkeit von etwa 1 verwendet. The reaction conditions for the adiabatic system according to the state the technique use a steam / ethylbenzene weight ratio (generally referred to as the steam / oil ratio or 3/0 ratio) of about 2-3 pounds or more Steam per pound of ethylbenzene; the hourly liquid flow rate atz (LH.S.V.) is about 0.46-0.65 (volume of hydrocarbon addition per hour per volume of the catalytic converter). In the present examples, a slightly higher speed is used used by about 1.
Das Gewichtsverhältnis Dampf/Äthylbenzol in den isothermalen Reaktoren ist etwa 1, wobei der Flüssigkeitsdurchsatz üblicherweise etwas geringer als beim adiabatischen Reaktor ist. In jedem Fall hängt der t.H.S.V.-Wert von der Temperatur des verwendeten Dampfs und der Aktivität des Eatalysators ab. The steam / ethylbenzene weight ratio in the isothermal reactors is about 1, whereby the liquid throughput is usually somewhat lower than for adiabatic reactor is. In any case, the t.H.S.V. value depends on the temperature the steam used and the activity of the catalyst.
Unabhängig von der Art des verwendeten Reatorsystems (adiabatisch oder isothermal) erhält man die maximalen Ergebnisse bei einer Umwandlung von 60 ß und mehr. Die durch das erfindungsgemäß Verfahren erzielte Verbesserung besteht also darin, daß die neuen Kftalysftoren hohe Umwandlungsgrade liefern, während die Ausbeute oberhalb Q0 $ bleibt. Regardless of the type of reator system used (adiabatic or isothermal) the maximum results are obtained at a conversion of 60 ß and more. The improvement achieved by the method according to the invention exists that is, the fact that the new Kftalysftoren deliver high degrees of conversion, while the Yield above Q0 $ remains.
Die zwei Formen des Po20) können zuerst in dem richtigen Mengenverhältnis vermischt werden, worauf man die Mischung mit den anderen Bestandteilen der Katalysator-Paste vermischt; man kann aber auch die zwei Formen des Fe203 separat zu den anderen Bestandteilen geben und anschließend unter Bildung der endgültigen Mischung vermischen. The two forms of Po20) can be used first in the correct proportions mixed, after which the mixture with the other ingredients of the catalyst paste mixed; But you can also use the two forms of Fe203 separately from the other components then mix to form the final mixture.
Die Reihenfwlg~ der Zugabe der Komponenten der Katalysator-Paste ist nicht besonders kritisch und hängt weitgehend von der Zusammensetzuns des herzustellenden Katalysators ab; im allgemeinen löst man die wasserlöslichen Komponenten in Wasser und versetzt sie mit den wasserunlöslichen Komponenten. Es muß ausreichend Wasser zur Bildung einer Paste vorhanden sein. The order in which the components of the catalyst paste are added is not particularly critical and depends largely on the composition of what is to be manufactured Catalyst from; in general, the water-soluble components are dissolved in water and adds the water-insoluble components to them. There must be enough water be present to form a paste.
Üblicherweise verwendet man das Wasser in einer Menge von 10-50 ß (auger dem Dehydratationswasser). Um eine homogene Mischung in der kürzest möglichen Zeit zu erhalten, verwendet man etwa 20-30 ,6 Wasser. Auf diese Weise erhält man eine Paste, die leicht zu verarbeiten ist, d.h. man kann sie verpressen oder zu Pellets verarbeiten und trocknen, um die Katalysator-Teilchen zu erhalten. Die Paste kann zu Pellets verpreßt und getrocknet werden, oder man kann sie teilweise zuerst trocknen und dann aus den relativ trockenen Teilchen Pellets machen. Usually you use the water in an amount of 10-50 ß (except for the water of dehydration). To get a homogeneous mixture in the shortest possible way To get time, use about 20-30.6 water. That way you get a paste that is easy to work with, i.e. it can be pressed or closed Process pellets and dry them to get the catalyst particles. The paste can be pressed into pellets and dried, or you can partially do them first dry and then pellet the relatively dry particles.
Die Pellets werden dann in üblicher Weise bei einer Temperatur von etwa 700-10000C kalziniert. Verwendet man brennbare Materialien, z.B. Kohlenstoff, Methylcellulose, Sägemehl, Holzmehl etc., so muß die Kalzinierungstemperatur ausreichend sein, um die brennbaren Materialien zu verflüchtigen bzw. herauszubrennen.The pellets are then in the usual manner at a temperature of Calcined about 700-10000C. If you use flammable materials, e.g. carbon, Methyl cellulose, sawdust, wood flour, etc., the calcination temperature must be sufficient to volatilize or burn out the combustible materials.
Im allgemeinen sind die Katalysator-Pellets mit kleinerem Durchmesser aktiver als die größeren; größere Durchmesser haben jedoch den Vorteil, daß der Druckabfall im Reaktor geringer ist. Generally, the catalyst pellets are of smaller diameter more active than the bigger ones; However, larger diameters have the advantage that the Pressure drop in the reactor is lower.
Die prozentuale Menge der katalytischen Komponenten kann variieren, je nach der Zahl und der Art der verwendeten Komponenten. The percentage of the catalytic components can vary, depending on the number and type of components used.
Die Basis-Komponenten sind Eisenoxid, Chromoxid und Alkalioxid (z.B. K20); man verwendet sie in einer Menge, daß der Katalysator folgende Zusammensetzung hat: Fe203 CG-90 Gew--; K2Cr207 0,5-5,0 Gew.-ß; K2C03 8,5-0 Gew.-?6; Zement 1,0-5,0 . Es ist bekannt, daß man das Chrom entweder als Ohr205 oder als Alkaliverbindung verwenden kann, die in der Hitze sich unter Bildung von Cr203 zersetzt. Desgleichen kann man anstelle von Alkalicarbonat das Alkalioxid verwenden oder eine andere Verbindung, die sich in der Hitze zum Oxid zersetzt.The basic components are iron oxide, chromium oxide and alkali oxide (e.g. K20); they are used in an amount such that the catalyst has the following composition has: Fe203 CG-90 wt-; K2Cr207 0.5-5.0 wt. Β; K2C03 8.5-0 wt .-? 6; Cement 1.0-5.0 . It is known that chromium is either known as Ohr205 or as Can use an alkali compound, which decomposes in the heat with the formation of Cr203. Likewise, the alkali oxide or a can be used instead of alkali carbonate another compound that decomposes to oxide in the heat.
Eine bevorzugte Katalysator-Paste zur Herstellung von Styrol unter adiabatischen Bedingungen enthält 70-80 ffi Sie203, 1-4 % K2Cr207, 17-22 % K2O03 und 2-4 C,o/ Zement. Man kann bis zu 15 %, vorzugsweise 7-10 % Methylcellulose und Graphit zusetzen (bezogen auf die Gesamtmenge der anderen Komponenten, inklusive dem Hydratationswasser des gelben Oxids). Dieser Zusatz erfolgt zur Modifizierung der Porenstruktur des Katalysators; die Stoffe werden währen der Kalzinierungsstofe weggebrannt. Der Zement (Portland oder Aluminiumoxid) ist ebenfalls ein Poren-Modifizierungsmittel. Er dient zur Verminderung der Oberfläche, indem er die kleineren Poren des Katalysators verstopft. A preferred catalyst paste for the production of styrene under adiabatic conditions contains 70-80 ffi Sie203, 1-4% K2Cr207, 17-22% K2O03 and 2-4 C, o / cement. You can use up to 15%, preferably 7-10% methyl cellulose and Add graphite (based on the total amount of the other components, including the water of hydration of the yellow oxide). This addition is made for modification the pore structure of the catalyst; the substances become during the calcination substances burned away. The cement (portland or alumina) is also a pore modifier. It serves to reduce the surface area by removing the smaller pores of the catalyst clogged.
Im adiabatischen System wird Dampf mit Äthylbenzol vermischt und die Mischung über den Katalysator geleitet. Falls nötig wird weitere Hitze zugeführt, indem man in den Strom der Ausgangskomponenten an Stellen, die sich im Katalysatorbett weiter unten befinden, Dampf einleitet. In the adiabatic system, steam is mixed with ethylbenzene and the mixture passed over the catalyst. If necessary, additional heat is added, by adding the starting components to the flow at points in the catalyst bed below, introduces steam.
Im isothermalen System versetzt man das Äthylbenzol unmittelbar vor seiner Einleitung in den Katalysator mit Dampf; der Katalysator befindet sich üblicherweise in Röhren in einem Gehäuse, ähnlich der Anordnung eines Wärmeaustauschers. Weitere Hitzezufuhr erfolgt dadurch, daß man Dampf oder Abgase durch das Gehäuse leitet, welches die den Katalysator enthaltenden Röhren umgibt. Während das .Reaktionsgemisch den Katalysator passiert, wird kein weiterer Dampf zugefügt. In the isothermal system, the ethylbenzene is added immediately its introduction into the catalyst with steam; the catalyst is usually located in tubes in a housing, similar to the arrangement of a heat exchanger. Further Heat is supplied by passing steam or exhaust gases through the housing, which surrounds the tubes containing the catalyst. While the reaction mixture passes the catalyst, no further steam is added.
Die besten Mengenverhältnisse von gelbem zu rotem Oxid innerhalb der bevorzugten Bereiche hängen von dem Mengenverhältnis der gesamten Eisenoxide zu den Promotern und Modifizierungsmitteln ab, die bei der Formulierung des katafLysators verwendet werden. Diese können vom Fachmann ohne weiteres experimentell bestimmt werden. The best proportions of yellow to red oxide within the preferred ranges depend on the proportion of the total iron oxides on the promoters and modifiers involved in the formulation of the catalyst be used. These can easily be determined experimentally by the person skilled in the art will.
In den folgenden Beispielen ist die Erfindung näher erläutert; sie zeigen die überraschenden Vorteile bei Verwendung einer definierten Mischung von gelbem Eisenoxid und rotem Eisenoxid in Vergleich zur Verwendung Jedes Oxids allein. The invention is explained in more detail in the following examples; she show the surprising advantages of using a defined mixture of yellow iron oxide and red iron oxide compared to using either oxide alone.
Beispiel 1 Man stellt eine Paste her, deren Wassergehalt 26 Gew.-(außer dem Hydratationswasser) beträgt und die äe 10 ß Methylcellulose und Graphit enthält. Die Katalysator-Komposition hat die folgende Zusammensetzung: Je203 70,7 Gew.-K2C03 20,0 K2Cr207 3,0 " V205 3,0 Zement 3,3 Die Paste wird zu Pellets verpreßt, getrocknet und dann 2 Stunden bei 7000C kalziniert. Example 1 A paste is produced with a water content of 26% by weight (except the hydration water) and the äe contains 10 ß methyl cellulose and graphite. The catalyst composition has the following composition: Each 203 70.7 wt. K2C03 20.0 K2Cr207 3.0 "V205 3.0 cement 3.3 The paste is pressed into pellets and dried and then calcined at 7000C for 2 hours.
Der Katalysator Nr. 1 enthält rotes Eisenoxid, der Katalysator Nr. 2 gelbes Eisenoxid, der Katalysator Nr. 3 ein Gemisch aus 40 Gew.- gelbem Oxid und 60 Gew.-% rotem Oxid. Catalyst No. 1 contains red iron oxide, and Catalyst No. 2 yellow iron oxide, the catalyst no. 3 a mixture of 40 wt .- yellow oxide and 60 wt% red oxide.
Die Katalysatoren 1, 2 und 3 werden separat in ein elektrisch geheiztes Rohr aus rostfreiem Stahl (2,54 cm Durchmesser) gegeben, welches 70 ml Katalysator enthält. Man leitet vorerhitzten Dampf und Äthylbenzol über das Katalysatorbett, wobei die Temperatur zwischen 600 und 6600C liegt, so daS die Umwandlung eintritt und aufrechterhalten bleibt. Das Gewichtsverhältnis Dampf/Äthylbenzol beträgt 2:1, der Druck 1,34 Atm., der stündliche Flüs'sigkeitsdurchsatz 1,0 ml EB/ml cat./Std. Die Temperatur jedes Versuchs wird in einem bestimmten Bereich kontrolliert, so daß man die gewünschte Umwandlung erhält. Die bei verschiedenen Umwandlungen erhaltenen Resultate sind in der folgenden Tabelle I zusammengestellt; Tabelle I Katalysator Nr. Gew.-R' Umwandlung des Selectivität an Styrol Äthylbenzols (Ausbeu-te Gew,-) 1 40 95.0 2 40 95.3 3 40 95.5 1 60 92.8 2 60 93.0 3 60 94.3 1 80 88.0 2 80 86.8 3 80 90.0 Die obigen Daten zeigen, daß eine Mischung von roten und gelben Oxiden als Ausgangsmaterial bei der Herstellung von Dehydrierungs-Katalysatoren überlegen ist, insbesondere wenn man sie verwendet, um eine höhere Menge Äthylbenzol in Styrol umzuwandeln. The catalysts 1, 2 and 3 are separately in an electrically heated one Stainless steel tube (2.54 cm diameter) containing 70 ml of catalyst contains. Preheated steam and ethylbenzene are passed over the catalyst bed, the temperature being between 600 and 6600C, so that the conversion occurs and is maintained. The steam / ethylbenzene weight ratio is 2: 1, the pressure 1.34 atm., the hourly liquid throughput 1.0 ml EB / ml cat./hour. The temperature of each experiment is controlled in a certain range, like this that the desired conversion is obtained. The ones obtained in various conversions The results are summarized in Table I below; Tabel I Catalyst No. Weight R 'Conversion of the selectivity of styrene ethylbenzene (yield Weight, -) 1 40 95.0 2 40 95.3 3 40 95.5 1 60 92.8 2 60 93.0 3 60 94.3 1 80 88.0 2 80 86.8 3 80 90.0 The above data shows a mixture of red and yellow oxides as a starting material in the production of dehydrogenation catalysts especially when used to convert a higher amount of ethylbenzene into styrene to convert.
Beispiel 2 In einer Reihe von Versuchen werden identische Katalysatoren hergestellt, jedoch ist das Mengenverhältnis von gelbem und rotem Eisenoxid verschieden. Diese Katalysatoren verwendet man zur Herstellung von Styrol; für jeden Katalysator wird der Wert der Umwandluns-Selektivität (CSV) bestimmt. Die Formulierung der Katalysator-Paste und deren Herstellung ist identisch wie im Beispiel 1. Example 2 In a series of experiments, identical catalysts are used produced, but the proportion of yellow and red iron oxide is different. These catalysts are used to produce styrene; for every catalyst the value of the conversion selectivity (CSV) is determined. The formulation of the catalyst paste and their production is identical to that in Example 1.
CSV: Dies ist ein numerischer Wert, den man durch Addition des Umwandlungsgrades und der SeReRtivitat (Ausbeute Styrol) be5 einem bestimmten Versuch erhält.CSV: This is a numerical value that can be obtained by adding the degree of conversion and the SeReRtivitat (yield of styrene) in a certain experiment.
In der Tabelle II ist die prozentuale Menge des dehydrierten Oxids in der Original-Katalysator-Zubereitung angegeben, ferner die CSV-Werte bei Verwendung des Katalysators zur Herstellung von Styrol. Die Reaktionsbedingungen bei der Umwandlung von Äthylbenzol in Styrol sind bei der Testung aller verschiedenen Katalysatoren konstant. Gewichtsverhältnis Danipf/Öl, d.h. Äthylbenzol (EB) 2:1, stündlicher Flüssigkeitsdurchsatz 1,0 ml. EB/ml. In Table II is the percentage of the dehydrogenated oxide stated in the original catalyst preparation, as well as the CSV values when used of the catalyst for the production of styrene. The reaction conditions in the conversion of ethylbenzene in styrene are in testing all different catalysts constant. Danipf / oil weight ratio, i.e. ethylbenzene (EB) 2: 1, hourly liquid throughput 1.0 ml. EB / ml.
cat./Std.,Temperatur 600-560°C, Druck 1,34 Atm.cat./h, temperature 600-560 ° C, pressure 1.34 atm.
Das Verfahren wird in dem angegebenen Temperaturbereich mit den verschiedenen Katalysatoren durchgeführt, so daß eine Selektivität von 90 % Styrol erhalten wird. Die- prozentuale Umwandlung bei dieser Selektivität wird dann mit der Selektivität addiert, so daß man den CSV-Wert erhält. The procedure is carried out in the specified temperature range with the various Catalysts carried out so that a selectivity of 90% styrene is obtained. The percentage conversion at this selectivity then becomes with the selectivity added so that the CSV value is obtained.
Tabelle II Hydratisiertes Fe203 (Gew.- des CSV Wert gesamten Eisenoxids) 0 164.5 (reines rotes Oxid) 10 160.5 20 165.0 25 165.5 30 166.0 35 166.7 40 167.5 60 164.3 70 165.3 75 166.0 85 163.0 100 163.7 (reines gelbes Oxid)- Die Ergebnisse des Beispiels 2 sind in Fig. 1 aufgezeigt. Table II Hydrated Fe203 (weight of the CSV value of total iron oxide) 0 164.5 (pure red oxide) 10 160.5 20 165.0 25 165.5 30 166.0 35 166.7 40 167.5 60 164.3 70 165.3 75 166.0 85 163.0 100 163.7 (pure yellow oxide) - the Results of Example 2 are shown in FIG.
Um zu zeigen, das das erfindungsgemäße Verfahren auch bei Katalysatoren brauchbar ist, die gröbere Mengen Eisenoxid enthalten, wird das folgende Beispiel durchgeführt. Die hierbei verglichenen Katalysatoren enthalten keinen V205-Pronoter, wie er in den Beispielen 1 und 2 vorhanden war. To show that the process according to the invention also applies to catalysts The following example is useful, which contain larger amounts of iron oxide carried out. The catalysts compared here do not contain a V205 pronoter, as it was present in Examples 1 and 2.
Beispiel 3 Ein nach dem erfindungsgemäen Verfahren hergestellter Katalysator (C) wird mit Katalysatoren unter Verwendung von rotem Oxid (A" und gelbem Oxid (B) als einzigem Eisenoxid verglichen. Die drei Katalysatoren haben die folgende Zusammensetzung: Fe203 84,5 Gew.-% K2003 10,0 K2Cr207 2,2 Zement 3,3 Die Katalysator-Komponenten werden zu einer Paste verarbeitet, welche jeweils 10 % Graphit und Methylcellulose (bezogen auf das Gewicht der obigen Komponenten) enthält; man verpreßt die Paste zu 0,5 cm-Pellets. Diese gibt man bei Raumtemperatur in einen Ofen, der dann innerhalb von etwa 35 Minuten auf 800°C erhitzt und etwa 3 1/2 Stunden bei dieser Temperatur gehalten wird. Example 3 A manufactured according to the method according to the invention Catalyst (C) is matched with catalysts using red oxide (A "and yellow Oxide (B) compared as the only iron oxide. The three catalysts have the following Composition: Fe203 84.5% by weight K2003 10.0 K2Cr207 2.2 cement 3.3 The catalyst components are made into a paste, each containing 10% graphite and methyl cellulose contains (based on the weight of the above components); the paste is pressed to 0.5 cm pellets. This is put into an oven at room temperature, which is then inside heated from about 35 minutes to 800 ° C and about 3 1/2 hours at this temperature is held.
Man läßt die Pellets dann abkühlen und gibt 70 ml jedes Katalysators separat in einen Reaktor aus rostfreiem Stahl vom Durchmesser 2,54 cm.The pellets are then allowed to cool and 70 ml of each catalyst is added separately in a stainless steel reactor 2.54 cm in diameter.
Das Ausgangsmaterial für Katalysator A ist rotes Eisenoxid, für Katalysator B gelbes Eisenoxid, für Katalysator C eine Mischung der beiden Oxide. The starting material for catalyst A is red iron oxide, for catalyst B yellow iron oxide, for catalyst C a mixture of the two oxides.
Die Dehydrierung wird durchgeführt; indem man vorerhitzten Dampf und Athylbenzol über den Katalysator leitet7 der auf oder nahe 6000C gehalten wird. L.H.S.V.: 1,0, Dampf = 2:1, Druck 1,34 Atm. (diese Bedingungen sind die gleichen wie im Beispiel 1 und 2). The dehydration is carried out; by getting preheated steam and passing ethylbenzene over the catalyst7 which is kept at or near 6000C. L.H.S.V .: 1.0, steam = 2: 1, pressure 1.34 atm. (these conditions are the same as in example 1 and 2).
Die Reaktor-Temperatur variiert in einem Bereich von etwa 590-6200C. Die Leistung des Katalysators wird bei Ausbeuten von 90 % und Umwandlungsgraden von 60 % verglichen (vgl. Tabelle III) Tabelle III Katalysator CSV bei 60 ffi CSV bei 90 % Umwandlung Ausbeute A rotes Fe203 150,4 151,2 B gelbes Be205 150,9 155,0 C (75 ffi gelbes + 25 sei rotes Fe203) 151,5 156,5 Die Überlegenheit des erfindungsgemäßen Katalysators (C) ist klar ersichtlich, ob man den Vergleich bei demselben Umwandlungsgrad oder bei der gleichen Selektivität durchführt. The reactor temperature varies in a range of about 590-6200C. The performance of the catalyst is at 90% yields and degrees of conversion of 60% compared (see Table III) Table III Catalyst CSV at 60 ffi CSV at 90% conversion yield A red Fe 2 O 3 150.4 151.2 B yellow Be 2 O 5 150.9 155.0 C (75 ffi yellow + 25 be red Fe 2 O 3) 151.5 156.5 The superiority of the invention Catalyst (C) can be clearly seen whether the comparison is made at the same degree of conversion or with the same selectivity.
Die in den vorstehenden Beispielen verwendeten Reaktionsbedingungen entsprechen einem adiabatischen Reaktorsystem für die Herstellung von Styrol. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Katalysatoren können auch bei isothermalen Reaktoren verwendet werden, bei denen die Temperatur extern kontrolliert wird, indem man Dampf (oder ein anderes Wärmeaustauschmedium) durch ein Gehäuse leitet, welches die Reaktorröhren umgibt. Die-isothermale Reaktion verwendet geringere Durchflußgeschwindigkeiten (ca. 0,5), das Verhältnis Dampf/Öl ist etwa 1. The reaction conditions used in the previous examples correspond to an adiabatic reactor system for the production of styrene. the Catalysts prepared by the process according to the invention can also be used in Isothermal reactors can be used in which the temperature is externally controlled is done by passing steam (or some other heat exchange medium) through an enclosure conducts, which surrounds the reactor tubes. The isothermal reaction uses less Flow rates (approx. 0.5), the steam / oil ratio is approx. 1.
Im folgenden Beispiel wird unter isothermalen Bedingungen gearbeitet, wobei das Mengenverhältnis des Hydrats bei der Herstellung verschiedener Katalysatoren variiert; die Zusammensetzung der Katalysatoren hinsichtlich der aktiven Oxide (Oxide des Eisens, Kaliums und Chroms) und des Binders (Zement) ist dieselbe. Es sei darauf hingewiesen, daß der brauchbare obere Bereich des Hydrats im Vergleich zu den vorstehenden Beispielen unter Verwendung adiabatischer Bedingungen nach oben verschoben ist. Der untere Bereich des Hydrats ist praktisch derselbe, obwohl er offensichtlich eingeengt ist. The following example works under isothermal conditions, wherein the quantitative ratio of the hydrate in the preparation of various catalysts varies; the composition of the catalysts in terms of active oxides (oxides iron, potassium and chromium) and the binder (cement) are the same. Be on it indicated that the useful upper range of hydrate compared to the above Examples using adiabatic conditions is shifted upwards. The lower portion of the hydrate is practically the same, although obvious is narrowed.
Die Resultate sind in anderer Weise als in den vorstehenden Beispielen dargestellt. So wird die für eine spezielle Umwandlung (60 ) erforderliche Temperatur bestimmt, und es werden statt Ausbeuten Temperaturen verglichen. Je niedriger die erforderliche Temperatur, umso besser ist der Katalysator. The results are different from the previous examples shown. This becomes the temperature required for a particular transformation (60) determined, and temperatures are compared instead of yields. The lower the required temperature, the better the catalyst.
Beispiel 4 Man stellt einen Katalysator her, der dieselbe Zusammensetzung wie im Beispiel 3 hat, jedoch keine Poren-kontrollierenden Mittel (d.h. Graphit oder Methylcellulose) enthält. Er wird bei 9000C kalziniert. Example 4 A catalyst is prepared having the same composition as in Example 3, but no pore control agents (i.e. graphite or methyl cellulose). It is calcined at 9000C.
Bei der Verwendung gibt man den Katalysator in ein Rohr derselben Größe und Anordnung wie im Beispiel 1. Die Verfahrensbedingungen zur Herstellung von Styrol aus Äthylbenzol sind die für ein isothermales Reaktorsystem bevorzugten:L.H.S.V. = 0,65, Verhältnis Dampf/Öl = 1,0, Druck = 1,34 Atm. DurchfluP-geschwindigkeit und Verhältnis Dampf/Öl betragen etwa die Hälfte wie beim adiabatischen System. Die Resultate sind in der Tabelle IV zusammengestellt. In use, the catalyst is placed in a tube of the same Size and arrangement as in example 1. The process conditions for production of styrene from ethylbenzene are those preferred for an isothermal reactor system: L.H.S.V. = 0.65, steam / oil ratio = 1.0, pressure = 1.34 atm. Flow rate and The steam / oil ratio is about half that of the adiabatic system. the Results are shown in Table IV.
Tabelle IV Gew.-/o gelbes Fe O bei der Temperatur (OC bei 60 X Herstellung des iaalysators Umwandlung) 20 648 30 627 50 639 75 637 87 620 100 635 Die obigen Daten sind auch in Fig. 2 gezeigt. Table IV wt .- / o yellow FeO at temperature (OC at 60% production des iaalysators conversion) 20 648 30 627 50 639 75 637 87 620 100 635 the above Data is also shown in FIG.
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